專利名稱：一種結(jié)合fft與非線性最小二乘的諧波分析算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種針對平穩(wěn)周期信號的高精度諧波分析方法，包括用于初步估計諧波參數(shù)的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于計算諧波參數(shù)的非線性最小ニ乘算法。本發(fā)明屬于電網(wǎng)信號的諧波分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電カ電子等非線性設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，諧波和間諧波日益增多，嚴重影響了電力系統(tǒng)的安全運行，分析諧波和間諧波對電カ系統(tǒng)有重要意義。目前的諧波分析主要通過對電網(wǎng)信號采樣和數(shù)字化處理實現(xiàn)的，考慮到電網(wǎng)頻率波動等造成了非同步采樣，直接進行頻譜分析會因為頻譜的泄漏而嚴重影響計算精度，對非整數(shù)次諧波檢測效果更差。改進的加窗插值類FFT方法可減少頻率泄漏和柵欄效應(yīng)，但從本質(zhì)上都是非參數(shù)化方法，均不需要信號特征方面信息，因而其分辨率受限于截斷信號的長度，造成了理論上有限的分辨能力。參數(shù)化諧波分析方法，如最小二乗法，可以解決前述分辨率依賴于信號長度的瓶頸問題，但它又受限于所建模型的合理性。因而需要結(jié)合FFT方法和最小二乗法，應(yīng)用前者初步估算信號的諧波參數(shù)，給出頻率、幅值和相位的初始估值，并基于前述參數(shù)建立信號模型，再應(yīng)用最小二乗法求取最終的模型參數(shù)，給出諧波分析結(jié)果。同時由于基于FFT的諧波模型為非線性模型，而傳統(tǒng)的最小二乗法僅能求解線性問題，即只能求取幅值參數(shù)。因而，又提出了求取模型參數(shù)(幅值、頻率和相位)的非線性最小ニ乘算法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)合FFT和非線性最小ニ乘的諧波分析方法，包括提出用于初步估計諧波參數(shù)的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于計算諧波參數(shù)的非線性最小ニ乘算法，實現(xiàn)電網(wǎng)信號的頻率、幅值和相位的準確計算；為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是按以順序步驟進行(I)、提出了應(yīng)用FFT計算諧波初始參數(shù)來建立諧波模型的方法I)選取待分析的采樣信號序列，對其進行FFT運算，但受限于信號的長度以及截斷的非整周期問題，必將造成FFT的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，給出精度較低的諧波參數(shù)(頻率、幅值和相位)信息；2)通過第一步驟I)，基于初步的諧波信息建立諧波的參數(shù)模型，再取模型如下
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合FFT與非線性最小二乘的諧波分析算法，其特征在于該方法按以下順序步驟進行 (1)、提出了應(yīng)用FFT計算諧波初始參數(shù)和建立諧波模型的方法 1)選取待分析的采樣信號序列，對其進行FFT運算，但受限于信號的長度以及截斷的非整周期問題，必將造成FFT的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，給出精度較低的諧波參數(shù)(頻率、幅值和相位)信息； 2)通過第一步驟I)，基于初步的諧波信息建立諧波的參數(shù)模型，再取模型如下
全文摘要
一種結(jié)合FFT與非線性最小二乘的諧波分析算法。適用于電網(wǎng)諧波分析領(lǐng)域?？蓪崿F(xiàn)電網(wǎng)信號的頻率、幅值和相位的準確計算。本發(fā)明的技術(shù)方案是(1)提出了應(yīng)用FFT計算諧波初始參數(shù)和建立諧波模型的方法；(2)提出了求解諧波模型參數(shù)的非線性最小二乘方法。該發(fā)明的優(yōu)點是克服了非參數(shù)化諧波分析中數(shù)據(jù)長度對分辨率的影響，提高了頻率分辨率；FFT給出模型的結(jié)構(gòu)和初始參數(shù)，既解決了最小二乘法的參數(shù)建模問題，也給出了參數(shù)的初值；而且合適的初值選取使得迭代算法對初值的敏感度降低和大幅減少迭代步數(shù)，提高了計算效率；非線性最小二乘算法的參數(shù)計算精度遠高于加Hanning窗插值法。
文檔編號G01R23/16GK102636693SQ20121013701
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者付志紅, 侯興哲, 張淮清, 張謙, 李春燕 申請人:重慶大學